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数控机床PLC相关故障诊断维修方法探讨刘学峰

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘学峰

[导读] 摘要：在现代数控机床数字控制系统中，PLC占据重要地位并有着较大影响，PLC是介于CNC装置与机床之间的中间环节，按照所输入的离散信息在内部展开逻辑运算并完成相关的输出功能。

        中国航发南方工业有限公司 412002
        摘要：在现代数控机床数字控制系统中，PLC占据重要地位并有着较大影响，PLC是介于CNC装置与机床之间的中间环节，按照所输入的离散信息在内部展开逻辑运算并完成相关的输出功能。本文从现代数控机床PLC相关故障问题入手，提出相应的故障诊断维修方法，旨在提高故障诊断的准确性，并降低故障发生原因，提高运行效率。
        关键词：数控机床；PLC；故障诊断；故障维修
        引言
        在数控机床中的PLC能够及时发现系统中的潜在故障，并快速判断故障发生原因，随后做出精确判断，为维修人员进行后续的维修工作提供一定的支持。随着科学技术的快速发展，PLC技术在数控机床中的阿斗了广泛应用和大面积普及，在实际操作中，PLC能够监督和控制数控机床的实时运行状态，快速且精准的发现各环节中所出现的故障，并在最大程度上节省维修成本，为现代制造业的发展提供保障。
        1PLC数控机床概述
        PLC 是数控机床中的一个控制装置，由多个构件组建而成，其中包括CPU、电源、I/O接口以及存储器。PLC可以按照数控机床的设计方式差异分为两个种类，一种是内装型，有机床生产厂家把数控装置与PLC充分融化后展开设计；而另一种则是独立型，能够在数控机床中完全独立存在，自身有着十分成熟且完善的硬软件功能，并有着单独完成所有工作任务的能力。数控系统在进行信息交换时通常以PLC为中心，承担着在机床与数控装置之间进行信息传递工作的任务，这其中包含从机床向PLC发送的信息，例如各类功能代码，还包含从PLC向机床所发送的信息。
        2数控机床PLC故障表现形式
        2.1有CNC报警但不显示故障
        多数情况下，数控机床的故障诊断功能存在着一定的缺陷，若发生故障，CNC报警信息只能显示大概故障位置，有时CNC报警信息所显示的内容与报警位置没有分毫联系，误导维修人员，这时维修人员只能根据自身经验和数控机床的具体实际情况进行综合性的判断，脱离CNC的报警现实，自发找出故障的真实原因。
        2.2故障报警直接找到故障原因
        若想要根据报警信息直接反馈具体的故障原因和故障位置，需要CNC有着十分成熟且完善的检测功能，CNC与PLC的通信功能十分强大，因此系统软件和硬件系统构造十分复杂，因其中机床的造价较高。现阶段，随着社会水平和科学技术水平的不断提高，拥有这种故障诊断报警功能的数控机床数量越来越多，对数控维修人员来说，机床的故障诊断与维修工作愈发简单和轻松。
        2.3出现故障但没有显示
        由于数控系统没有该故障方面的检测，即检测范围不包含故障位置，导致CNC没有任何的故障提示和现实，导致维修人员无从下手，只能简单的依据数控机床的具体故障现象进行综合性的理论分析和判断。若是涉及到线路板维修，因为没有技术图纸，有时需要维修人员自己绘制草图，消耗时间长且维修难度大。比如在经济型数控机床电动控制刀架，在自动换刀时出现了故障，需要依据系统故障检测功能的强弱以及从CNC所显示的报警情况对各种故障表现类型进行分析。
        2.4输入输出信号故障
        PLC主要完成顺序控制，若是没有信号输入且逻辑条件未能满足，则PLC无法进行下一个动作。通常情况下出现故障时输入信号只有一个条件不满足，同时出现两个条件全部不满足的情况概率较小，这时可以根据梯形图分析输入信号无效的原因进行故障分析，直到找出故障产生原因。而输出信号多是控制元件或是执行元件出现故障，多数为出现有机械动作的零件发生破损，若执行机构出现故障。造成顺序控制的下一个动作输入条件无法满足，则顺序控制出现故障。
        3数控机床PLC相关故障诊断及维修方法
        3.1通过PMC检测故障实例
        以FANUC Oi Mate TC机床为例子，利用PMC排查出现的故障。

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首先可以利用PMC的梯形图、接口状态来排查故障。故障出现的具体现象为机床一开机就出现急停报警。在打开PMC梯形图界面，能够看到控制机体的开关都处于断开的状态，再查看机床侧边的入口地址都是“0”，这意味着机床侧的输入信号被阻断，未能顺利接收，然而I/O插口与CNC之间是正常的。查看电气原理图了解到输入信号多是通过XT6/XT7接口板进入到PMC的，XT6/XT7都离不开24V电源，拿表测量99号线与100号线之间的电压是0V。这一故障的处理方法是将XT6/XT7接口板的24V电源接上，将报警解除。其次，可以通过低质状态来分析具体故障原因，具体的故障表现为无法切换到3号刀。在MDI方式下编写一段换刀程序，调好换刀出入口地质队，并进行循环启动，这时没有3号刀的检测信号，导致3号刀无法到位。拿一金属物检测一下3号刀上的检测装置是否可以正常使用的，并查看电气原理图了解到需要并联一个电阻，检测3号刀上的电阻，再与其他刀上的阻值进行比较，会出现出现不一致的情况，这一故障的处理方法为拿取一个相同的电阻替换原先的电阻，进行故障排除。
        3.2通过控制对象的工作原理进行故障诊断
        在数控机床中的PLC程序是以控制对象的工作原理为参考标准进行设计的，正因如此，在分析控制对象动作原理的基础上对PLC的I/O接口实际状态进行深入分析，对故障进行诊断。以FANUC OTC系统的数控机床为例进行分析，某一数控机床在使用过程中出现了脚踏开关在踩下去之后工件卡不上。先对故障原因展开深入分析，按照机床工作原理为主要依据，在首次踩下脚踏开关时机床需要卡紧工件，第二次踩下脚踏开关时要松开工件。将脚踏开关接入PMC，并在其中输入X2.2，在按下CGNOSPARAM键后，这时PMC的状态显示画面所呈现的情况为：踩下脚踏开关后，输入22.2一直显示“0”，且一直未能产生其他变化，这表明脚踏开关存在故障。要对脚踏开关进行仔细检查，发现脚踏开关发生了损坏，将脚踏开关更换后便能够恢复数控机床的正常运行。
        3.3以报警信号为依据
        现代数控系统有着较强的自诊断功能，将具体的故障信息显示在CRT上，并借助报警号来确诊故障问题，这是现阶段最为常见的一种诊断方式。若是机床产生了故障且显示响应信号，则维修人员需要根据故障查阅手册，对报警信息进行深入分析和诊断，从而进一步排除和检修故障问题。若是针对SINUMERIK820数控系统加工中心来说，显示器上所显示的7035号信息，在查阅手册后可以敲定故障问题为：工作台分度盘不回落，维修人员可以手动处理YV06电磁阀，观察工作台分度盘能够回落，从而判断故障的具体位置。
        3.4依据PLC 的I/O状态进行诊断
        在数控机床中，输入输出信号的传统需要依靠PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上如实反映。数控机床的这个特点为故障诊断提供了便利，若不是数控系统的硬件发生故障，便无需查看梯形图和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态找出实际的故障原因并进行维修。这表明进行PLC故障诊断要点十分关键，首先要清除数控机床各个部分检测开关的安装位置。例如数控车床的旋转刀架和尾架、接近开关、加工中心的机械手和回转工作台等，并清晰检测开关作为PLC输入信号的具体标志。其次，要了解各种条件标志，例如夹紧、放松、停止等标志信号，并借助编程器跟踪梯形图的实时动态变化，并分析故障的产生原因，按照机床的实际工作原理展开正确的判断。最后要了解执行机构的动作顺序变化，例如液压缸、气压缸的电磁换向阀等，要清楚所对应的PLC输出信号标志。
        结语
        依据PLC控制模块故障的不同形式可以发现故障诊断的方法也不是单一的，有时需要用不同的方法对故障进行跟踪和分析，将故障范围进一步缩小，从而快速定位故障位置并得到精准的诊断结果，从而达到故障排除的最终目的。
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